用于超硬磨料工具的厚的热障涂层的制作方法

专利名称：用于超硬磨料工具的厚的热障涂层的制作方法
用于超硬磨料工具的厚的热障涂层技术领域和工业应用本发明涉及切削刀片。更特别地，本发明涉及包括在前刀面上的超硬磨料层和帽层的切削刀片。所述帽层改进了所述超硬磨料层和任选用于切削刀片的涂层体系之间的粘附并作为厚的减磨层，和/或热障涂层。
背景技术：
在如下背景技术的讨论中提及了特定的结构和/或方法。然而，如下参考不应被视为允许这些结构和/或方法构成现有技术。申请人明确地保留证明该结构和/或方法不具有现有技术资格的权利。切削工具刀刃或刀尖功能的两个相关部位包括其中在高压下出现金属分离的侧面或后刀面，和其中在低压和高剪切应力下金属切屑流动，内部变形并摩擦工具的顶面或前刀面。切屑流2在图1中图示说明。因为在前刀面4上的低压和切屑对前刀面的有限粘附，切屑在切屑内和在前刀面上都以高应变速率变形导致摩擦热6。在后刀面8的高压下， 工件表现为脆的并经由具有较少剪切形变的破裂而分离。在后刀面上的摩擦热小于在前刀面上的摩擦热。因此，在后刀面上，磨损主要通过磨料磨损，例如通过在金属中的硬砂砾刮擦工具的硬后刀面。在前刀面上，磨损主要通过胶粘剂或热化学机理或通过碎裂、切屑和层裂，其中所述热化学机理包括扩散、合金形成和形成新的比原始工具材料更软相的反应，其中在所述层裂中，比工具的粒度大得多的片脱离。后刀面磨损是重要的因为后刀面磨损直接影响金属切削操作。随着后刀面磨损持续进行，工具逐渐移除较少的材料。通常需要人工干预以校正机器路径否则将制造出尺寸不正确的加工件。这有损于加工操作的生产率。因为在前刀面上的热化学磨损不直接影响加工件的质量，所以它不太重要。前刀面带走切屑。然而，当前刀面的磨损进行太多时，刀尖将变得在几何学上不被支持，在普通切屑力下弯曲太多并折断。当前刀面上的磨损增加时， 切屑接触和在切屑内的应变速率以及切屑-工具接触面积均增加，这些均可加速摩擦热的产生。切屑形成并粘附在前刀面上的一个重要问题是在此产生的摩擦热传递至后刀面， 在后刀面处其降低了工具的硬度并增大了磨料磨损。源自挤压的工具硬度受产生膨胀的热的危害。当摩擦热足够大时，后刀面可过热并遭受热化学磨损，其在例如刨削、切屑和冲口加工的特征中可以很明显。当其发生时，很难辨别前刀面和后刀面之间磨损式样的区别。也许早在零件尺寸被后刀面磨损损坏或在工具有断裂的危险之前，在后刀面上的超前热化学磨损就可能损坏新工件的表面，有损加工件的质量。对于硬钢车削，因为后刀面过热的表面质量通常是工具寿命过早完结的最常见形式，其可能浪费硬和/或超硬工具材料的优点。因此，降低摩擦热和/或降低摩擦热从前刀面向后刀面传递的方法有助于提高切削工具或工具刀片的性能。过热是所有工具材料的问题，但特别是基于金刚石和立方氮化硼(cBN)的热不稳定、亚稳定的超硬磨料工具的问题。超硬磨料材料的硬度对温度十分敏感。
在用高切削深度(doc)和进给速度，以高速切割软的、无润滑的金属时，摩擦热更加不利。然而，对后刀面硬度的要求比切割硬的、无润滑的钢时显著小。通过在金属中加入润滑剂而显著降低摩擦热。对超硬磨料工具的热问题的常规解决方法是在工具材料中加入陶瓷，提高其耐热性。然而，在超硬磨料材料中加入陶瓷可能使得材料有缺陷，因为将陶瓷结合到超硬磨料材料是不容易实现的。优选将陶瓷置于前刀面上而不是置于工具体本身的材料中，以使得陶瓷在带走切屑而不影响或降低超硬磨料材料本身的硬度上是有效的。涂层可作为减磨剂和/或热障剂，减少摩擦热的生成和摩擦热向后刀面的传递。 涂层通过将排斥切屑的抗粘附材料层置于变形金属切屑和工具材料的任意金属或类金属组分之间来降低粘附摩擦。这减少了粘附以及在切屑本身中的内部剪切变形。涂层还可避免工具材料氧化成更软的氧化物。涂层包含的多数共价陶瓷可作为热的不良导体，减少向后刀面的热传递。作为磨光工具的最后步骤施加涂层，并且所述涂层可位于所有表面上，包括斜面 10、后刀面8和前刀面4的表面，其实施例显示于图1中。在后刀面8上，涂层通常比工具材料软，在暴露于更硬和更耐磨的工具材料下时磨料磨损快。在前刀面4上，涂层因为较低的压力磨料磨耗慢。通常涂层因为过度加热、粘附失败和相应的热化学磨损过程而碎裂、切屑、破裂、 层裂或剥落。通常，一旦涂层消失，则前刀面和后刀面会过热并损坏。提高涂层寿命的常用方法是降低涂层的厚度并增大涂层上的挤压。然而薄的涂层具有甚至更小的耐磨性。通常通过低压气相物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)工艺施加切削工具上的涂层，并且因为增加的应力、晶粒生长和层裂而限于< 0. 020mm的厚度。薄涂层限制隔热并且比厚涂层更快磨损。较好的涂层将是更厚、更惰性、对工件不粘附、硬的(低磨料磨损速度)、不易机械拉伸应变(振动、冲击)和热拉伸应变(膨胀/收缩)从而不会破裂，并且在涂层主体内和涂层与工具材料的交界处均粘附良好，从而不会层裂。用常规的PVD和CVD气相沉积法来实现所有这些是具有挑战性的。PVD不能有效制备厚涂层。由于低的PVD温度，PVD薄膜中的晶粒不能很好生长，因此硬度和结合强度较低。在高达1000°C下产生CVD涂层，其比PVD 更好地结晶。然而> 0.020mm厚的CVD涂层通常是不成功的并且通常引起工具脆变。

发明内容
将陶瓷PVD或CVD薄膜结合到工具材料、尤其是超硬磨料工具材料通常是一个大的挑战。所述两种材料，陶瓷和超硬磨料，完全不能很好地粘附以在工具制造中的热应变和弯曲应变之后幸存并且不考虑厚度或涂覆温度而使用。因此，具有包括该结合陶瓷层的工具和生产该结合陶瓷层的方法将是有利的。通过高压/高温(HPHT)共烧结细晶粒陶瓷或金属陶瓷粉末或陶瓷或HPHT扩散结合与超硬磨料粉末压坯接触的金属陶瓷薄片、圆盘或压坯制备在切削工具超硬磨料层前刀面上的厚的、大于0. 02mm的帽层。陶瓷和/或金属陶瓷层的HPHT共烧结或结合限制了烧结期间晶粒的生长并使其高温结合于超硬磨料层，由此制备较好的陶瓷或金属陶瓷材料以及优异的结合。
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如果存在斜面，则帽层的厚度可包括工具斜面的高度，但优选不包括工具后刀面的任意部分。通过工具的设计和切削条件，而不通过涂覆工艺的局限而设定最小涂层厚度。 切削刀片可以包括任选的另外的PVD或CVD涂层体系，其被施加覆盖于前刀面上的帽层上并且被施加到超硬磨料层的后刀面和基体之下。帽层作为“底涂”层，最佳地在HPHT条件下烧结(对粉末而言)或结合(对固体而言)到超硬磨料层，其也使得PVD和CVD涂层对超硬磨料工具的粘附提高。实际上，可以选择帽层，因为其同样烧结(对粉末而言)或结合 (对固体而言)到超硬磨料以及PVD/CVD涂层。另外，厚的帽层可以起到隔热体的作用，阻止摩擦热流向后刀面。最后，帽层本身在超硬磨料工具上形成耐用的、厚的、减磨涂层。示例性的切削刀片包括在切削刀片前刀面上的超硬磨料层，和高压/高温(HPHT) 烧结或高压/高温(HPHT)结合于前刀面上超硬磨料层的帽层，其中所述帽层包括一个或多个各自具有包括金属陶瓷、陶瓷或金属的组成，并且其中所述帽层的厚度为约20 μ m或更厚。切削刀片的另一示例性实施方式包括前刀面和相对的基面，以及与所述前刀面和所述基面相互连接的多个后刀面，其中所述多个后刀面与所述前刀面的交叉点形成切削刃，其中所述切削刀片的前刀面包括如下的结构，从最外表面向内至基体的顺序涂层体系、帽层、超硬磨料层和基体，其中所述帽层具有包括金属陶瓷、陶瓷或金属的组成，并且其中所述帽层的厚度为约20 μ m至约200 μ m。制造切削刀片的示例性方法包括通过高压/高温(HPHT)工艺将帽层结合到基体结构超硬磨料层的表面，将具有结合帽层的基体结构成型为切削刀片的形状，并用涂层体系涂覆所述切削刀片的前刀面和后刀面，所述涂层体系包括至少一个陶瓷层，其中所述帽层具有包括金属陶瓷、陶瓷或金属的组成，并且其中所述帽层的厚度为约20 μ m至约 200 μ Hlo可以理解为前面的概括描述和下面的详细描述均为示例性的和解释性的并且旨在提供所要求保护的本发明的进一步解释。


可结合附图查看如下详细说明，其中在附图中同样的数字指代同样的元件，并且其中图1是在切削操作期间切屑流和加热现象的示意图。图2是切削刀片的一个示例性实施方式的透视图显微照片。图3是切削刀片的一个示例性实施方式的横截面显微照片，其说明了在切削刀片中不同层的各位置。图4是表示支撑体、超硬磨料层和陶瓷帽层的光学照片。图5呈现了用于连续加工的工具寿命的结果。图6呈现了用于间断加工的工具寿命的结果。图7Α和7Β是在加工软钢后碳化物刀片(图7Α)和加盖的超硬磨料刀片(图7Β) 的照片。
具体实施方式
图2是切削刀片的一个示例性实施方式的透视图显微照片，其显示了公开的切削刀片的一些普遍特征。切削刀片20的示例性实施方式包括支撑体22，例如WC-Co体，其包括前刀面对、基面(未显示)和与前刀面M和基面相互连接的多个后刀面26。多个后刀面26与前刀面M的交叉点形成切削刃观。图2的实施方式显示具有支撑体22，但也涉及包括作为切削刀片前刀面的超硬磨料层和烧结或结合于前刀面上超硬磨料层的帽层的未支撑结构。可以随后在所述未支撑结构上设有支撑体和或涂层体系。图3是切削刀片的一个示例性实施方式的横截面显微照片，其说明了在切削刀片 20中不同层的各位置。超硬磨料层30位于支撑体22 (未显示)的前刀面上。帽层22结合到超硬磨料层30，然后是涂层体系34。涂层体系34在切削刀片20的前刀面M和后刀面沈上。因此，在切削刀片前刀面的横截面中包括如下结构，以从最外表面36向内至基体22 的顺序涂层体系34、帽层32、超硬磨料层30和基体22。切削刀片可以任选包括如图2中所示的斜面38。当切削刀片包括斜面时，帽层的厚度可以等于或小于斜面的高度，从而最佳地，帽层不参与后刀面上的金属切削。从包含前刀面的平面到斜面和后刀面的交叉点垂直测量斜面的高度。斜面旨在增强工具从而使其在工具磨损之前在切屑力下不弯曲和断裂。帽层具有包括多个或单个金属陶瓷、陶瓷或金属层的组成。各个这些组成的实例包括对金属陶瓷而言WC/Co或TiCN/Co ；对陶瓷而言氮化物、硼化物、碳化物或氧化物， 例如氧化铝、AlN或^O2 ；和对金属而言Ta、Nb、Mo或难熔金属。尽管切削刃上的厚度可大可小以适应帽层可选的斜面或边缘效应，帽层本身的厚度为约20 μ m或更厚。在可选的实施方式中，帽层的厚度为约30 μ m至约200 μ m、可选地小于约150 μ m。在较高的厚度并取决于切削刀片的几何学下，帽层可以非最佳地成为后刀面的部分。虽然少量是可以容许的，但通常不希望帽层成为后刀面的部分，因为帽层通常会比工具材料软，导致因为后刀面上的较软材料磨损延长工具的磨合期(break-in period)从而降低切削效率。在HPHT条件下形成的帽层作为用于另外的涂层的底涂层，无论是否在HPHT条件下施加该另外的涂层。这些另外的涂层可起到热障层和/或减磨涂层的作用。底涂层概念意味着帽层起到促进在帽层下的表面与在帽层上的任意层之间的粘附以及其它改进性能的作用。这对于当通过PVD或CVD法沉积时，薄陶瓷层在其上粘附不良的切削工具材料而言是重要的。那些材料包括超硬磨料材料。涂层体系34包括一个或多个包括至少一个陶瓷层的层。所述至少一个陶瓷层的组成的实例包括钛基碳化物或氮化物层，例如TiN、TiC、TiCN、TiSiN、SiN、氧化铝、A1N、 &02、ZrN、氧化铬及其组合和/或合金。在举例说明的实施方式中，涂层体系为包括最内的 TiCN陶瓷层40、中间的氧化铝层42和最外的TiN层44的多层。多层和单层涂层体系均可使用。涂层体系通常保形穿过前刀面M到后刀面26的过渡段。可基于其对于金属切削操作的表现性能选择涂层组成的材料。因此并例如，TiAlN 是对于重间断、冷却车削而言较好的涂层，并且该涂层对基体粘着良好并且若不润滑(经由TiN)则是可延展的。然而TiN对钢粘着比AlN或Al2O3金属性更多。Al2O3是用于热连续车削的减磨涂层。然而其是脆的且必须是薄的，与结合TiCN层层压。在间断切削中，氧化铝可能层裂。厚的AlN可以是有用的中间涂层；比TiN金属性少，摩擦低，但不像氧化铝那样脆。
超硬磨料层30具有包括聚晶立方氮化硼(PCBN)或聚晶金刚石(P⑶)的组成。形成公开的切削刀片的示例性方法包括高压/高温(HPHT)工艺，即在50-60千巴下，在1200°C至1600°C下处理5至20分钟，以结合具有包括金属陶瓷、陶瓷或金属层组成的30 μ m至200 μ m厚的帽层体系到超硬磨料层。在成型过程后，例如研磨、切削等，沉积了包括至少一个陶瓷层的涂层体系。关于HPHT工艺的细节公开在美国专利4，954，139中，其还引用了美国专利2，941，428(参见1-9栏和图1_9)。HPHT处理产生与所得各向同性、细晶粒的结构烧结(如果使用粉末原料)或结合(如果使用固体原料)的帽层，该结构允许对材料具有较低应力、较高粘附和较高耐热性的较厚涂层。作为实施例相反地，CVD通常产生柱状晶粒结构。在上述示例性方法中，所述过程以单个过程烧结和结合支撑体、超硬磨料层和帽层。在可选的方法中，可以从支撑体和超硬磨料层下分别形成帽层，并且可在包括或不包括 HPHT条件的单独过程中将其结合/施加。一些示例性方法可以用于将帽层附着到超硬磨料。这些方法包括自由粉末烧结、 金属结合箔，金属结合箔也适合作为HPHT烧结和WC/Co陶瓷HPHT的容器。在这些示例性方法中，WC/Co陶瓷HPHT处理被认为实现了切削刀片应用的最令人满意的结果。实施例1 将3克预混的粉末05/75重量百分比(w/w) 2 μ m TiC禾口< 1 μ m Al2O3) 加入Ta金属烧结容器杯的底部。在顶部加入14克包含50w/w Iym TiN,41w/w 2ym cBN、 5w/w 2ym NiAl3和亚微米WC粉末的预混粉末。可认为该粉末是适合于加工硬化合金钢(HRC >30)的低cBN含量的PCBN配方。将两种粉末共混物分别弄平并压紧。在cBN 粉末顶部放置0. 05至0. 3”(1. 27mm至7. 62mm)的固体烧结碳化钨盘。将含有层粉末和碳化物盘的Ta杯卷曲并置于HPHT室中，并在1450°C和55千巴下烧结20分钟。将所得烧结材料的所有面磨平以除去容器材料并产生用于检查和工具制造的平整表面。烧结坯料让两个表面裂缝，但是其被很好地粘附。通过从磨平的工具坯料线切割放电加工(WEDM)形成小的三角形。实施例1中样品的截面显示于图4的光学照片中。在图4中可见WC-Co支撑体50 和烧结超硬磨料层52。还显示了陶瓷层M。在该实施例中，陶瓷层M作为较暗的顶层显示并且是结合到超硬磨料层52的具有不可见层裂的TiC/氧化铝HPHT烧结陶瓷HPHT烧结块。此处超硬磨料层52是聚晶立方氮化硼(PCBN)层。超硬磨料层52下是烧结的碳化钨区域，其是支撑体50，在光学照片中以白色显示。陶瓷层M为0.05mm至0. ^mm厚(平均 0. 17mm厚)。作为参考，从陶瓷层M表面到超硬磨料层52与支撑体50的界面的距离(d) 为 1. 08mm 长。将通过实施例1的方法形成的三角形硬钎焊成标准碳化物刀片刀夹并将其磨平以形成用于金属切削的CNGA432型工具刀片，其具有0. 005-0. 008”X25度的斜面。在这种情况下，陶瓷帽层包括整个斜面。在表面线速度为1200英尺/分钟(sfpm)、切削深度(doc) 为0. 040”(1. 016mm)和进给速度为0. 010”英寸/转(ipr)下在铸铁中测试TiC/氧化铝加盖的PCBN刀片。刀片由于陶瓷帽层对PCBN的不良吸附而碎裂。该不良吸附被认为是因为使用陶瓷粉末从而使帽层厚度不均勻的结果。实施例2 将预烧结、磨平、致密和硬的氧化招(0. 77mm厚)和AlN(0. 8mm)薄片置于含有如实施例1的超硬磨料粉末的Ta杯外面。如实施例1中将两个体系进行HPHT烧结。将陶瓷薄片、氧化铝和AlN用这种方式结合到具有在超硬磨料材料和陶瓷帽层之间的Ta容器层的超硬磨料盘。氧化铝帽层比AlN帽层更少破裂，显示出较好的结合并且更硬(在喷砂中)。陶瓷帽层比从自由粉末中获得的帽层显示出更好的质量。然而，由该加盖PCBN材料制造的工具很快损坏，可能是由于容器金属界面层的存在增加了切屑粘附和摩擦热。在实践中应当减少该金属层。实施例3:用在Ta杯内得相同氧化铝盘重做实施例2的体系以帮助陶瓷盘结合到 PCBN,该Ta杯在一个坯料中具有0. 025mm的Ti薄片，和，在另一坯料中，具有0. 05mm的Nb 箔。在HPHT处理之后，将氧化铝加盖的坯料磨平以暴露Nb和Ti金属界面和陶瓷帽层质量。 陶瓷层无破裂并具有2-3个点的层裂。实施例4 尝试用陶瓷薄膜代替金属夹层。将0.005mm CVD TiN涂层施加到相同的氧化铝薄片。假设TiN可结合到氧化铝和PCBN，因此其作为陶瓷帽层和PCBN之间的无金属夹层。氧化铝/TiN帽层的确良好地结合到PCBN上，但界面对制造工具而言太脆。建议使用金属陶瓷帽层而不是离散的金属或陶瓷夹层来代替陶瓷帽层材料。金属陶瓷通常含有少量金属，因此其作为减磨层或热障层并不是最佳的，但其在HPHT 下较容易结合到PCBN并且更易延展。在陶瓷帽层顶部随后的PVC或CVD陶瓷薄膜可用于减少粘附摩擦。将包含Hw/w且晶粒度为2 μ m的烧结WC/Co的金属陶瓷盘(0. 023”)用作如实施例1中的PCBN帽层。烧结的WC/Co与PCBN结合良好并形成无破裂的帽层。将碳化物加盖的PCBN材料切削、硬钎焊并磨平以形成标准的切削工具刀片。然后将所述刀片用与图3相同的多层陶瓷涂层涂覆。制备切削刀片样品并在硬钢加工中以两种测试构造测试。测试1是连续表面加工测试，其中没有间断以允许摩擦热消散。这是“热”测试，设计其以观察摩擦热及其对工具后刀面磨损的影响。测试2是间断测试，设计其以从经由增大进给和切削深度直到工具完全破坏而增大冲击强度的重复冲击来测试包括帽层和/或涂层的工具材料体系的韧性。测试1 表面加工测试-52100钢(表面硬化)速度(sfm) 508进给速度(ipr)0. 003切削深度(doc):0· 010”刀片型号CNGA_432斜面在30° 下 0.004”对于由实施例5生产的刀片，测试1的结果显示于图5中，其寿命终点定义为在切割中达到0. 008”后刀面磨损的分钟数。刀片是裸PCBN、涂覆的PCBN、加盖的PCBN以及加盖并涂覆的PCBN。与裸PCBN相比，CVD涂覆的PCBN刀片显示出差的磨损寿命。认为陶瓷薄膜对PCBN 的粘附差。然而，具有在帽层顶上相同的CVD涂层(图幻，PCBN工具的寿命令人惊讶地显著增加。这归因于涂层对碳化物的改进的粘附、碳化物对PCBN的良好粘附和涂层降低摩擦热的功能。仅有碳化物帽层，没有陶瓷涂层在测试1中表现较差。碳化物不是作为带走硬钢切屑的好材料。测试2 间断的表面加工测试-8620钢(表面硬化)
速度(sfm) 656进给速度(ipr)开始为0. 003并每次增加0. 0008”直到损坏切削深度(doc)增加的，等于进给速度刀片型号CNGA_432斜面在30° 下 0.004”间断来自于8620钢盘中的小切口。对由实施例5生产的三个镶件，测试2的结果显示于图6中，其中工具损毁的寿命终点定义为在工具断裂前的最大进给速度。图6中的图表示涂层在拉紧中是弱的，并且快速碎裂。结合到PCBN的帽层上的相同涂层和相同级别的未涂覆的PCBN —样坚韧。当包含如此处公开的帽层时，与没有帽层的样本比较，结果显示基本上无损伤。实施例6 在软钢加工中在具有和实施例5 —样的碳化物帽层，但不具有任何其它的涂层， 即加盖但不涂覆的刀片上进行另一测试。旨在将碳化物帽层作为PCBN的厚的、难熔的涂层，其可以解决由裸PCBN加工软钢而面临的摩擦热增加。碳化物帽层厚度在0.002”和 0.007”之间变化。测试三种CNGA-432型号的刀片(A)具有常规断屑的未涂覆碳化物⑶ 具有斜面的碳化物加盖的PCBN和(C)不具有斜面的碳化物加盖的PCBN。两种PCBN刀片都用夹紧薄片作为断屑。PCBN的等级和实施例1中的一样。将低碳钢(1018)柱OD车削而不冷却。所用加工参数为切削深度(doc):0· 010”速度(sfpm) 1200进给速度(ipr):0. 007”次数5，每个9”长与在标准碳化物(样品A)上的0. 018”相比，具有斜面的碳化物加盖的PCBN刀片 (样品B)显示出后刀面磨损为0.003”。因为来自软钢切屑的高摩擦热并且不冷却，磨损加速。不具有斜面的PCBN刀片(样品C)碎裂。因为缺少冷却而摩擦热过量，所有刀片呈现“焊接”或粘附软钢增加。因为使用相同的断屑，切屑的卷曲、厚度和宽度在每个刀片上相似。图7A和7B为硬钎焊的样品B(图 7A)和标准碳化物样品A(图7B)的照片。标准碳化物样品A具有比在碳化物加盖的PCBN(样品B)上的后刀面磨损区62更大的后刀面磨损区60，和因为在前刀面(未显示)上较大的磨损而大得多的钢粘附层，并且伴随有高的热量。图7A上的磨损式样与图7B相比更加显著。尽管结合其优选实施方式进行了描述，但本领域技术人员可以理解，可以进行未具体描述的增加、删除、修改和替换方案而不背离如所附权利要求定义的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种切削刀片，其包括在所述切削刀片的前刀面上的超硬磨料层；和帽层，其高压/高温(HPHT)烧结或高压/高温(HPHT)结合到前刀面上的超硬磨料层； 其中所述帽层包括各自具有包括金属陶瓷、陶瓷或金属的组成的一个层或更多个层，并且其中所述帽层的厚度为约20 μ m或更厚。
2.根据权利要求1所述的切削刀片，其还包括支撑体，其中所述超硬磨料层被烧结到所述支撑体的第一表面。
3.根据权利要求1或2所述的切削刀片，其包括沉积在前刀面上的帽层上的和沉积在切削刀片的后刀面上的涂层体系。
4.根据前述权利要求任一项所述的切削刀片，其中所述超硬磨料层具有包括聚晶氮化硼(PCBN)或聚晶金刚石(PCD)的组成。
5.根据前述权利要求任一项所述的切削刀片，其中所述帽层的厚度为约30μ m至约 200 μ Hlo
6.根据权利要求5所述的切削刀片，其中所述帽层的厚度小于约150μπι。
7.根据前述权利要求任一项所述的切削刀片，其中所述金属陶瓷包括WC/Co或TiCN/ Co并且金属含量为0. 5w/w至25w/w。
8.根据前述权利要求任一项所述的切削刀片，其中所述陶瓷包括氮化物、硼化物、碳化物或氧化物。
9.根据权利要求8所述的切削刀片，其中所述陶瓷为氧化铝、AIN或&02。
10.根据前述权利要求任一项所述的切削刀片，其中所述金属包括Ta、Nb、Mo或难熔金
11.根据权利要求3所述的切削刀片，其中所述涂层体系包括至少一个陶瓷层。
12.根据权利要求11所述的切削刀片，其中所述至少一个陶瓷层具有包括TiN、TiC、 TiCN、TiSiN、SiN、氧化铝、A1N、ZrO2, &N、氧化铬及其组合和/或其合金的组成。
13.根据前述权利要求任一项所述的切削刀片，其中所述切削刀片包括斜面，并且其中所述帽层的厚度等于或小于所述斜面的高度。
14.—种制造切削刀片的方法，所述方法包括通过高压/高温(HPHT)工艺将帽层结合到基体结构的超硬磨料层表面； 使具有结合帽层的基体结构成型为切削刀片的形状；并且用涂层体系涂覆所述切削刀片的前刀面和后刀面，所述涂层体系包括至少一个陶瓷层，其中所述帽层具有包括金属陶瓷、陶瓷或金属的组成， 并且其中所述帽层的厚度为约20 μ m至约200 μ m。
15.根据权利要求18所述的方法，其中所述涂层体系包括至少一个具有包括氮化物、 硼化物、碳化物或氧化物的组成的陶瓷层。
16.根据权利要求19所述的方法，其中所述至少一个陶瓷层具有包括TiN、TiC、TiCN、 11511311氧化铝、4112102、2州、氧化铬及其组合和/或其合金的组成。
17.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述帽层的厚度为小于约150μ m。
18.根据前述权利要求任一项所述的方法，其中所述切削刀片包括斜面，并且其中所述帽层的厚度等于或小于所述斜面的高度。
19.根据前述权利要求任一项所述的方法，其还包括支撑体，其中所述超硬磨料层被烧结到所述支撑体的第一表面。
全文摘要
本发明涉及切削工具刀刃，其包括在前刀面上的超硬磨料层和HPHT烧结的或HPHT结合的帽层。所述帽层改进了超硬磨料层和任选用于切削刀片的涂层体系之间的粘附并作为厚的减摩层和/或热障涂层。
文档编号B22F7/06GK102378657SQ201080010606
公开日2012年3月14日 申请日期2010年3月3日 优先权日2009年3月3日
发明者弗朗西斯·J·迪沙尔沃, 金永宽, 阿布斯－萨米·马利客 申请人:戴蒙得创新股份有限公司